孔食とは

正解：B. 孔食で、Moを含むSUS316などに替える

塩化物イオンは不動態皮膜の弱い点を局部的に破り、小さな穴が深く掘られていく孔食を起こします。穴の中では溶けた金属イオンの加水分解で溶液が酸性になり、電気的な中性を保つために塩化物イオンが集まるので、腐食が自分で加速します。周囲の広い不動態面がカソード、穴の底が小さなアノードになるため、貫通まで急に進むことがあります。対策は、皮膜を強くするMo、Cr、Nを多く含む鋼種(Moを約2〜3%含むSUS316など)に替えることで、これらの量から求める孔食指数が選定の目安になります。全面が均一に減る腐食ではないので、肉厚を増やす対策は効果的ではありません。炭素を増やすと粒界にCr炭化物ができやすくなり(鋭敏化)、かえって耐食性が下がります。

正解：A. 水分のある環境で、表面から正方晶が単斜晶に変態して体積が膨張し、表面が粗くなって強度が下がる

Y-TZP は、準安定な正方晶の粒子が、き裂の先端の応力で単斜晶に変態して膨張する変態強化によって、高い靭性をもちます。ところが水分のある環境では、体温程度の低い温度でも、表面から正方晶→単斜晶の変態がゆっくり進みます。約4%の体積膨張で表面に微小なき裂や粒子の脱落が生じ、表面が粗くなって強度や耐摩耗性が下がります。これが低温劣化(水熱劣化)で、製造条件によって変態が加速し、人工骨頭の破損が問題になったことがあります。そのため、アルミナとジルコニアの複合材料などが開発されています。立方晶への変態は低温では起こらず、変態強化を強めるものでもありません。孔食は金属の不動態皮膜が局部的に壊れる腐食で、酸化物セラミックスの劣化の仕組みではありません。